DE102012105855A1 - Apparatus for processing rubber and processing method therefor - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung gibt eine Vorrichtung zum Verarbeiten von Gummi an. Die Vorrichtung ist ausgestattet mit einer geschlossenen Knetkammer (5); einer Einfüllöffnung (3) zum Einfüllen eines Materials in die Knetkammer (5); einem Rotor (6) zum Rühren des Materials in der Knetkammer (5); einer Steuereinheit (11) zur automatischen Regelung der Drehzahl des Rotors (6); und einem Temperatursensor (13) zum Erfassen der Innentemperatur der Knetkammer (5) und Senden der erfaßten Information bezüglich der Innentemperatur an die Steuereinheit (11). Die Steuereinheit (11) regelt die Drehzahl automatisch mit einer PID-Reglung, die so konfiguriert ist, dass versucht wird, die tatsächliche Temperatur bis zum Ablauf einer eingestellten Steuerzeit, die für den Zustand eingestellt ist, in dem das die Gummikomponente enthaltene Material in der Knetkammer (5) vorliegt, mit der Zieltemperatur in Übereinstimmung zu bringen, und zwar auf der Basis einer die tatsächliche Temperatur betreffenden Information und einer die eingestellte Zieltemperatur betreffenden Information.The present invention provides an apparatus for processing rubber. The device is equipped with a closed kneading chamber (5); a filling opening (3) for filling a material in the kneading chamber (5); a rotor (6) for stirring the material in the kneading chamber (5); a control unit (11) for automatically controlling the rotational speed of the rotor (6); and a temperature sensor (13) for detecting the internal temperature of the kneading chamber (5) and sending the detected information regarding the internal temperature to the control unit (11). The control unit (11) automatically controls the rotation speed with a PID control configured to try to set the actual temperature until the lapse of a set control time set for the state in which the material containing the rubber component in the Kneading chamber (5) is in agreement with the target temperature, on the basis of the actual temperature information and a target temperature information related information.
Description
Hintergrund der Erfindung Gebiet der ErfindungBackground of the Invention Field of the Invention
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verarbeiten von Gummi und ein Verarbeitungsverfahren dafür.The present invention relates to an apparatus for processing rubber and a processing method therefor.
Beschreibung des einschlägigen Standes der TechnikDescription of the Related Art
Gummi wird im allgemeinen in einer Folge aus Mischen, Walzen/Extrudieren und Formen verarbeitet. Davon beinhaltet der Mischschritt einen Mastizierschritt und einen Knetschritt. Der Knetschritt wird durchgeführt, um Zusätze fein und homogen im Rohgummi zu vermischen und zu verteilen. Andererseits erfolgt der Mastizierschritt vor dem Knetschritt, um den Gummi selbst weich zu machen und zu homogenisieren, so dass die Zusätze beim nachfolgenden Knetschritt leicht im Rohgummi vermischt und verteilt werden können.Rubber is generally processed in a sequence of mixing, rolling / extruding and molding. Of these, the mixing step includes a masticating step and a kneading step. The kneading step is carried out to mix and distribute additives finely and homogeneously in the raw rubber. On the other hand, the masticating step is performed prior to the kneading step to soften and homogenize the rubber itself, so that the additives in the subsequent kneading step can be easily mixed and dispersed in the raw rubber.
Der Knetschritt wird im allgemeinen in zwei Schritte unterteilt, und zwar das A-Kneten und das B-Kneten. Das A-Kneten ist ein Schritt, bei dem ein Mittel zugesetzt und das Gemisch verknetet wird, wobei dieses Mittel ein Verstärkungsmittel, wie Siliciumoxid bzw. Silica und Ruß, enthält, jedoch Vulkanisationskomponenten (z. B. Vulkanisations-mittel und Vulkanisationsbeschleuniger) ausschließt. Das B-Kneten ist ein Schritt, bei dem dem durch den Schritt des A-Knetens erhaltenen Material Vulkanisationskomponenten zugesetzt werden und das Gemisch dann verknetet wird.The kneading step is generally divided into two steps, A kneading and B kneading. A-kneading is a step in which an agent is added and the mixture is kneaded, which agent contains a reinforcing agent such as silica and carbon black, but excludes vulcanization components (e.g., vulcanization agents and vulcanization accelerators). The B-kneading is a step in which vulcanization components are added to the material obtained by the A-kneading step, and the mixture is then kneaded.
Bei jedem Mastizierschritt, dem A-Kneten und dem B-Kneten, spielt die Temperatursteuerung eine kritische Rolle. (Es wird z. B. auf die ungeprüfte veröffentlichte Japanische Patentanmeldung (Kokai)
- (1) Zuerst erfolgt eine Beschreibung des Mastizierschrittes. Das Mastizieren dient der Ausübung eine Scherkraft auf das Gummimaterial, um dessen Molekülketten zu spalten, dessen Viskosität zu vermindern und dem Material Plastizität zum Formen zu verleihen.
- (1) First, a description will be made of the masticating step. Masticating serves to exert a shearing force on the rubber material to cleave its molecular chains, reduce its viscosity, and impart plasticity to the material.
Es gibt zwei Arten des Mastizierens, und zwar das Mastizieren bei niedriger Temperatur und das Mastizieren bei hoher Temperatur. Wie in der ungeprüften veröffentlichten Japanischen Patentanmeldung (Kokai)
Das Mastizieren bei niedriger Temperatur ist ein mechanisches Mastizieren, das bei einer Temperatur von bis zu etwa 110°C erfolgt. Bei diesem Mastizierschritt werden die längeren Abschnitte von Molekülketten selektiv gespalten, um das Molekulargewicht zu verringern. Andererseits ist das Mastizieren bei hoher Temperatur ein chemisches Mastizieren, das bei einer höheren Temperatur, z. B. 120°C bis 180°C, unter Zusatz eines Peptisators erfolgt, um eine chemische Reaktion hervorzurufen und somit die Molekülketten zu spalten.Masticating at low temperature is a mechanical masticating that occurs at a temperature of up to about 110 ° C. In this masticating step, the longer sections of molecular chains are selectively cleaved to reduce the molecular weight. On the other hand, high temperature masticating is a chemical masticating which occurs at a higher temperature, e.g. B. 120 ° C to 180 ° C, with the addition of a peptizer to cause a chemical reaction and thus to cleave the molecular chains.
Das Mastizieren von Naturgummi erfolgt in einem Mischer vom geschlossenen Typ (z. B. einem Banbury-Mischer). Im Verlauf des Verknetens des Gummis wird Wärme erzeugt, sodass die Temperatur des Gummis ansteigt. Insbesondere kann das Halten des Gummis bei einer hohen Temperatur, z. B. 150°C bis 180°C, in einem geschlossenen Raum für einen längeren Zeitraum, wie im Falle des Mastizierens bei hoher Temperatur, zum Verbrennen (oder Anvulkanisieren) des Gummis führen. Deshalb ist es übliche Praxis, in einem frühen Schritt einen Peptisator zuzusetzen, um dem Rohgummi Plastizität zu verleihen und somit die Zeit für das Mastizieren zu verkürzen.Masticating natural rubber occurs in a closed-type mixer (eg, a Banbury mixer). In the course of kneading the rubber, heat is generated, so that the temperature of the rubber increases. In particular, holding the gum at a high temperature, e.g. B. 150 ° C to 180 ° C, in a closed room for a long period of time, as in the case of mastication at high temperature, for burning (or scorching) of the rubber. Therefore, it is common practice to add a peptizer in an early step to give plasticity to the raw rubber and thus shorten the time for masticating.
Im Falle des Mastizierens bei hoher Temperatur unter Verwendung eines Peptisators wird die Molekülkette unabhängig von deren Molekulargewicht beim Reaktionspunkt des Peptisators gespalten. Es wird angenommen, dass dadurch nach dem Mastizieren verschiedene Verbindungen mit einem geringen bis hohen Molekulargewicht in der Gummizusammensetzung verbleiben. Das kann zur Absonderung des Peptisators führen und die Ungleichmäßigkeit der Reaktion weiter verstärken.In the case of high temperature mastication using a peptizer, the molecular chain is cleaved at the reaction point of the peptizer regardless of its molecular weight. It is believed that thereby, after mastication, various low to high molecular weight compounds remain in the rubber composition. This can lead to segregation of the peptizer and further increase the unevenness of the reaction.
Wie vorstehend beschrieben, spaltet andererseits das mechanische Mastizieren, das bei einer niedrigen Temperatur durchgeführt wird, die Abschnitte mit höherem Molekulargewicht selektiv, sodass das Gewicht der Moleküle in der Gummimischung gleichmäßig verringert wird. Das mechanische Mastizieren ist somit bei der Stabilisierung der chemischen Eigenschaften des Gummis nach dem Mastizieren von größerem Vorteil.On the other hand, as described above, the mechanical masticating performed at a low temperature selectively cleaves the higher molecular weight portions so that the weight of the molecules in the rubber compound is uniformly reduced. Mechanical masticating is thus of greater advantage in stabilizing the chemical properties of the gum after mastication.
Angesichts dessen erfolgt der Mastizierschritt vorzugsweise allein als mechanisches Mastizieren. Beim herkömmlichen Verfahren zeigt der Versuch, allein das mechanische Mastizieren vorzunehmen, das Problem, dass die mit dem Verkneten des Gummis verbundene Wärme die Temperatur des Gummis erhöht. In view of this, the masticating step is preferably carried out solely as mechanical masticating. In the conventional method, the attempt to perform the mechanical masticating alone shows the problem that the heat associated with the kneading of the rubber increases the temperature of the rubber.
Mit anderen Worten, es nimmt die Temperatur im Verlauf des Mastizierens zu und übersteigt den Temperaturbereich, der für das mechanische Mastizieren geeignet ist, bei dem der Gummi eine ausreichende Plastizität erhält, sodass es zum Anvulkanisieren des Gummis kommt. Vor diesem Hintergrund besteht Bedarf nach einem Verfahren, das das Mastizieren ermöglicht, wobei die am besten geeignete Temperatur aufrechterhalten wird.
- (2) Nunmehr folgt eine Beschreibung des A-Knetens. In den letzten Jahren wurde anstelle von Ruß Siliciumoxid bzw. Silica als Verstärkungsmittel verwendet, das beim Schritt des A-Knetens zugesetzt werden soll. Silica hat jedoch den Nachteil, dass seine Fähigkeit, Gummi zu verstärken, geringer als die von Ruß ist. Wenn Silica in eine Gummikompo-nente eingemischt wird, wird folglich ein Silankopplungsmittel zugesetzt, um das Ver-stärkungsvermögen zu verbessern. Wenn das Silankopplungsmittel als Zusatz zugegeben wird, wird es durch seine Kopplungsreaktion am Silica fixiert und reagiert ferner mit der Gummikomponente, sodass das Dispersionsvermögen des Silica im Gummi und das Verstärkungsvermögen verbessert werden.
- (2) Next is a description of A-kneading. In recent years, instead of carbon black, silica has been used as the reinforcing agent to be added in the A-kneading step. However, silica has the disadvantage that its ability to reinforce rubber is lower than that of carbon black. Thus, when silica is mixed in a rubber component, a silane coupling agent is added to improve the reinforcing power. When the silane coupling agent is added as an additive, it is fixed to the silica by its coupling reaction and further reacts with the rubber component, so that the dispersibility of the silica in the rubber and the reinforcing power are improved.
Es ist bekannt, das Verkneten wünschenswerterweise bei einer bestimmten Temperatur für einen längeren Zeitraum durchzuführen, damit Silica wirksam mit dem Silankopplungsmittel reagiert. In einer Umgebung mit niedriger Temperatur ist die Kopplungsreaktion zwischen Silica und einem Silankopplungsmittel weniger wahrscheinlich. Andererseits führt eine übermäßig hohe Temperatur zum Vernetzen des Gummis, was die Viskosität schnell erhöht und zu einer Gelbildung führt.It is known to perform the kneading at a certain temperature for a longer period of time desirably for silica to react effectively with the silane coupling agent. In a low temperature environment, the coupling reaction between silica and a silane coupling agent is less likely. On the other hand, an excessively high temperature leads to crosslinking of the rubber, which increases the viscosity rapidly and leads to gelation.
Wenn eine Gummikomponente in einem Mischer mit Silica und einem Silankopplungsmittel verknetet wird, steigt die Innentemperatur des Mischers aufgrund der durch das viskose Fließen des Gummis erzeugten Wärme und der mit der Kopplungsreaktion verbundenen Wärme. Dadurch erreicht die Temperatur einen Wert, bei dem innerhalb kurzer Zeit ein Gel entsteht, und somit kommt es zu dem Problem, dass für die Kopplungs-reaktion nicht ausreichend Zeit zur Verfügung steht.When a rubber component is kneaded in a mixer with silica and a silane coupling agent, the internal temperature of the mixer rises due to the heat generated by the viscous flow of the rubber and the heat associated with the coupling reaction. As a result, the temperature reaches a value at which a gel is formed within a short time, and thus there is a problem that insufficient time is available for the coupling reaction.
Die ungeprüfte veröffentlichte Japanische Patentanmeldung (Kokai)
Die ungeprüfte veröffentlichte Japanische Patentanmeldung (Kokai)
Die Verfahren der ungeprüften veröffentlichten Japanischen Patentanmeldungen (Kokai)
- (3) Nunmehr folgt eine Beschreibung des B-Knetens. Wie in der ungeprüften veröffent-lichten Japanischen Patentanmeldung (Kokai)
JP-A-2007-320 184
- (3) Next is a description of B-kneading. As in the unexamined Published Japanese Patent Application (Kokai)
JP-A-2007-320184
Wenn ein solches Phänomen auftritt, nimmt die Härte des Gummis zu, und die Formbarkeit wird schlechter. Wenn als Vulkanisationsbestandteil unlöslicher Schwefel ver-wendet wird, kann der Schwefel bei einer hohen Temperatur zudem in eine lösliche Form überführt werden, was zum Ausblühen führt, sodass es zu einem Adhäsionsversagen kommt.When such a phenomenon occurs, the hardness of the rubber increases, and the moldability becomes worse. In addition, when insoluble sulfur is used as the vulcanizing component, the sulfur can be converted into a soluble form at a high temperature, resulting in blooming, resulting in adhesion failure.
Wenn Gummikomponenten in einem Mischer verknetet werden, steigt die Innentemperatur des Mischers z. B. aufgrund der durch das viskose Fließen des Gummis erzeugten Wärme. Wenn das Verkneten insbesondere mit zugegebenen Vulkanisationskomponenten erfolgt, findet eine Vernetzung statt, sobald die Temperatur etwa 120°C erreicht. Herkömmlicherweise war es deshalb üblich, den Inhalt aus dem Mischer abzulassen, sobald diese Temperatur erreicht war. In diesem Fall können jedoch die Vulkanisations-mittel nicht ausreichend lange verknetet werden, was dazu führt, dass diese schlecht verteilt sind.If rubber components are kneaded in a mixer, the internal temperature of the mixer rises z. Due to the heat generated by the viscous flow of the rubber. If the kneading takes place in particular with added vulcanization components, crosslinking takes place as soon as the Temperature reaches about 120 ° C. Conventionally, it was therefore common to drain the contents from the mixer as soon as this temperature was reached. In this case, however, the vulcanizing agents can not be kneaded for a sufficient time, resulting in their being poorly distributed.
Eine Gummizusammensetzung mit schlecht verteilten Vulkanisationsmitteln wird später zu einem Produkt geformt, das Fremdmaterialien enthält, die aus den Vulkanisationsbeschleunigern, wie einer Guanidinverbindung, bestehen. Außerdem kann das fertige Produkt das Problem mehrerer Fehler, wie etwa eine ungleichmäßige Farbe der Oberfläche und die Ausbildung von inneren Poren, aufweisen, sodass die Ausschußmenge zunimmt.A rubber composition having poorly distributed vulcanizing agents is later formed into a product containing foreign matters composed of vulcanization accelerators such as a guanidine compound. In addition, the finished product may have the problem of multiple defects such as uneven color of the surface and the formation of internal pores, so that the amount of scrap increases.
Die ungeprüfte veröffentlichte Japanische Patentanmeldung (Kokai)
Kurze Beschreibung der ErfindungBrief description of the invention
Angesichts der vorstehend aufgeführten Probleme besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Angabe einer Vorrichtung zum Verarbeiten von Gummi, die die Tem-peratur während der Verarbeitung des Gummis in einem Bereich halten kann, der für jeden Schritt erwünscht ist, und eines Verarbeitungsverfahrens dafür.In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a rubber processing apparatus which can maintain the temperature during processing of the rubber in a range desired for each step and a processing method thereof.
Um die vorstehend genannte Aufgabe zu lösen, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Verarbeiten von Gummi folgendes auf:
eine geschlossene Knetkammer;
eine Einfüllöffnung zum Einfüllen eines Materials in die Knetkammer;
einen Rührrotor bzw. Rotor (nachfolgend als Rotor bezeichnet) zum Verrühren des Materials in der Knetkammer;
eine Steuereinheit zur automatischen Regelung der Drehzahl des Rotors; und
einen Temperatursensor zum Erfassen der Temperatur in der Knetkammer und zum Übermitteln der erfaßten Information hinsichtlich der tatsächlichen Temperatur an die Steuereinheit;
wobei die Steuereinheit die Drehzahl mit einer PID-Regelung automatisch regelt, die so konfiguriert ist, dass versucht wird, die tatsächliche Temperatur mit der Zieltemperatur in Übereinstimmung zu bringen, bis eine Steuerzeit abgelaufen ist, die für den Zustand eingestellt ist, in dem das eine Gummikomponente enthaltende Material in der Knetkammer vorliegt, und zwar auf der Basis der Information, die die tatsächliche Temperatur betrifft, und der Information, die die eingestellte Zieltemperatur betrifft.In order to achieve the above object, the rubber processing apparatus of the present invention has the following:
a closed kneading chamber;
a filling opening for filling a material in the kneading chamber;
a stirring rotor (hereinafter referred to as a rotor) for stirring the material in the kneading chamber;
a control unit for automatically controlling the rotational speed of the rotor; and
a temperature sensor for detecting the temperature in the kneading chamber and transmitting the detected information regarding the actual temperature to the control unit;
wherein the control unit automatically regulates the rotational speed with a PID control configured to attempt to match the actual temperature with the target temperature until a control time set for the state in which the one has elapsed Gum component containing material in the kneading chamber is present, based on the information concerning the actual temperature and the information concerning the set target temperature.
Insbesondere kann die Steuereinheit so konfiguriert werden, dass sie die Drehzahl des Motors automatisch regelt, der den Rotor rotieren läßt.In particular, the controller may be configured to automatically control the speed of the motor that rotates the rotor.
Das Material kann Naturgummi oder ein Gummi sein, der 50% oder mehr Naturgummi enthält. In diesem Fall kann die Zieltemperatur auf einen Wert eingestellt werden, der unter der Untergrenze der Temperatur liegt, bei der und oberhalb der der Naturgummi anvulkanisiert, sodass die erfindungsgemäße Vorrichtung das Mastizieren für einen längeren Zeitraums innerhalb eines geeigneten Temperaturbereichs durchführt.The material may be natural rubber or a rubber containing 50% or more natural rubber. In this case, the target temperature may be set to a value lower than the lower limit of the temperature at and above which the natural rubber vulcanizes, so that the apparatus of the present invention performs mastication for a longer period of time within a suitable temperature range.
Das Material kann zudem eine Gummikomponente, Silica und ein Silankopplungsmittel enthalten. In diesem Fall kann die Zieltemperatur bei einem Wert eingestellt werden, der unter der Untergrenze der Temperatur, bei der die Gummikomponente geliert, und über der Untergrenze der Temperatur liegt, bei der die Kopplungsreaktion von Silica mit dem Silankopplungsmittel erfolgt, sodass die erfindungsgemäße Vorrichtung das Verkneten für einen längeren Zeitraum innerhalb eines Temperaturbereichs vornimmt, der für die Kopplungsreaktion geeignet ist.The material may also contain a rubber component, silica and a silane coupling agent. In this case, the target temperature may be set at a value lower than the lower limit of the temperature at which the rubber component gels and above the lower limit of the temperature at which the coupling reaction of silica with the silane coupling agent occurs, so that the device of the present invention kneading for a longer period of time within a temperature range suitable for the coupling reaction.
Das Material kann ferner eine Gummikomponente und ein Vulkanisationsmittel enthalten. In diesem Fall kann die Zieltemperatur vorzugsweise bei einer Temperatur von weniger als 120°C und stärker bevorzugt bei 110°C oder weniger oder auf einen Wert unterhalb der Untergrenze der Temperatur eingestellt werden, bei der die Gummikomponente beginnt zu vernetzen, sodass die erfindungsgemäße Vorrichtung das Verteilen des Vulkanisationsmittels verbessert, während das Fortschreiten der Vernetzung verhindert wird.The material may further contain a rubber component and a vulcanizing agent. In this case, the target temperature may preferably be set at a temperature of less than 120 ° C, and more preferably 110 ° C or less, or a value lower than the lower limit of the temperature at which the rubber component starts to crosslink, so that the apparatus of the present invention Distributing the vulcanizing agent improves while preventing the progress of the crosslinking.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Steuereinheit vorgesehen, um eine auto-matische PID-Regelung für die Drehzahl des Rotors vorzunehmen, sodass die Temperatur innerhalb der Knetkammer für einen vorbestimmten Zeitraum innerhalb eines Bereichs gehalten werden kann. Das ermöglicht das Rühren und Verkneten in der Knetkammer für einen vorbestimmten Zeitraum, wobei die erwünschte Temperatur aufrechterhalten wird. According to the present invention, a control unit is provided to perform an automatic PID control for the rotational speed of the rotor so that the temperature within the kneading chamber can be kept within a range for a predetermined period of time. This allows stirring and kneading in the kneading chamber for a predetermined period of time while maintaining the desired temperature.
Mit anderen Worten, es wird die Temperatur für einen längeren Zeitraum innerhalb eines Temperaturbereichs gehalten, der für jeden Schritt geeignet ist, sodass im Vergleich mit einer herkömmlichen Methode, bei der das Gummimaterial abgegeben wird, sobald eine vorbestimmte Temperatur erreicht ist, die Produktion von Gummi mit hervorragenden Eigenschaften möglich wird.In other words, the temperature is maintained for a longer period of time within a temperature range suitable for each step, so that the production of rubber is compared with a conventional method in which the rubber material is discharged as soon as a predetermined temperature is reached with excellent properties becomes possible.
Kurze Beschreibung der ZeichnungsfigurenShort description of the drawing figures
Es zeigen:Show it:
Ausführliche Beschreibung der Erfindung Aufbau der VorrichtungDetailed description of the invention Structure of the device
Die Knetkammer
Die Drehzahl des Motors zum Drehen des Rotors
Insbesondere wird die Drehzahl des Motors einer PID-Regelung unterzogen, für die die Steuereinheit
Mit anderen Worten, es bestimmt die PID-Rechenverarbeitungseinheit die Drehzahl des Motors auf der Basis der Summation von Steuervariablen, die durch drei Wirkungen bestimmt werden; d. h. eine Proportionalwirkung (P), die eine Steuervariable im Verhältnis zur Differenz (Abweichung ”e”) zwischen der tatsächlichen Temperatur ”Tp” und der Zieltemperatur ”Ts” ergibt, wobei die tatsächliche Temperatur im Inneren der Knetkammer
Mastizierenmasticating
Mit anderen Worten, es bestimmt ein Steuersignal von der Steuereinheit
Die Steuereinheit
Der im Schritt S2 eingestellte Wert der Zieltemperatur ”Ts” kann vorzugweise etwas niedriger als die Obergrenze der Temperatur sein, bei der und unterhalb der der Gummi selbst ohne Peptisator nicht anvulkanisiert. Der Grund dafür liegt darin, dass selbst wenn die Steuereinheit
Wenn die Steuerzeit ”t” die Einstellzeit für die Steuerung ”tm” erreicht oder übersteigt (”Ja” im Schritt S4), beendet die Steuereinheit
Wie in
In dem in
Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt das Halten der Innentemperatur der Knetkammer
A-KnetenA-kneading
Nunmehr wird das A-Kneten erläutert.
Mit anderen Worten, es bestimmt ein Steuersignal von der Steuereinheit
Es sollte erwähnt werden, dass während des Schrittes S11 die Gummikomponente, Silica und das Silankopplungsmittel getrennt in die Vorrichtung
Die Steuereinheit
Die Zieltemperatur ”Ts”, die im Schritt S12 eingestellt wird, kann vorzugweise etwas niedriger als die Untergrenze der Temperatur sein, bei der und oberhalb der die Gummikomponente geliert. Der Grund dafür liegt darin, dass selbst wenn die Steuereinheit
Mit anderen Worten, es kann die Zieltemperatur ”Ts” vorzugsweise derart eingestellt werden, dass die tatsächliche Temperatur ”Tp” in der Knetkammer
Wenn die Steuerzeit ”t” die Einstellzeit für die Steuerung ”tm” erreicht oder übersteigt (”Ja” im Schritt S14), beendet die Steuereinheit
Die Einstellzeit für die Steuerung ”tm”, die im Schritt S12 eingestellt wurde, sollte länger als die Zeit ”tc” sein, die erforderlich ist, damit zwischen dem Silica und den Silankopplungsmitteln eine ausreichende Kopplungsreaktion erfolgt. Wenn insbesondere eine Zeit ”ti” in Betracht gezogen wird, die seit Beginn der Regelung vergangen ist, bis die tatsächliche Temperatur ”Tp” einen Temperaturbereich erreicht, der für die Kopplungsreaktion geeignet ist, kann die Einstellzeit für die Steuerung ”tm” vorzugsweise gleich der oder länger als die Summe der Zeiten ”tc” und ”ti” sein.The set time for the control "tm" set in step S12 should be longer than the time "tc" required for a sufficient coupling reaction between the silica and the silane coupling agents. Specifically, when considering a time "ti" that has elapsed since the start of the control until the actual temperature "Tp" reaches a temperature range suitable for the coupling reaction, the response time for the control "tm" may preferably be equal to or longer than the sum of times "tc" and "ti".
Wenn das A-Kneten gemäß dem in
Das längere Halten der Temperatur als über den vorstehend genannten Zeitraum ”ti” ermöglicht eine ausreichende Kopplungsreaktion des Silankopplungsmittels in der Knetkammer
In dem in
Die einzufüllende Gummikomponente enthält einen endständig modifizierten Diengummi mit einem Zahlenmittel des Molekulargewichts vor dem Modifizieren im Bereich von 150000 bis 400000. Zu Beispielen des Diengummis, der endständig modifiziert werden soll, können folgende gehören: ein Butadiengummi (BR; z. B. BR mit hohem cis-Anteil, mit cis-1,4 von 90% oder mehr; und BR, der syndiotaktisches 1,2-Polybutadien (SPB) enthält), Styrol-Butadien-Gummi (SBR), Naturgummi (NR), Isoprengummi (IR), ein Gummi aus einem Styrol-Isopren-Copolymer und ein Gummi aus einem Butadien-Isopren-Copolymer, stärker bevorzugt gehören dazu BR oder SBR und noch stärker bevorzugt gehört dazu SBR, diese sind jedoch nicht darauf begrenzt.The gum component to be charged contains a terminal-modified diene rubber having a number-average molecular weight in the range of 150,000 to 400,000. Examples of the diene rubber to be terminal-modified may include: a butadiene rubber (BR; cis content, with cis-1,4 of 90% or more, and BR containing syndiotactic 1,2-polybutadiene (SPB)), styrene-butadiene rubber (SBR), natural rubber (NR), isoprene rubber (IR) , a rubber of a styrene-isoprene copolymer and a rubber of a butadiene-isoprene copolymer, more preferably belong to BR or SBR, and even more preferably include, but are not limited to SBR.
Der endständig modifizierte Diengummi kann ein Diengummi sein, dessen Polymerenden mit irgendeinem auf diesem Fachgebiet bekannten Verfahren mit einem Modifikations-mittel modifiziert wurden. Insbesondere können zu den Modifikationsmitteln eine Zinnver-bindung, eine Aminobenzophenonverbindung, eine Isocyanatverbindung, eine Diglycidyl-aminverbindung, eine cyclische Iminverbindung, eine halogenierte Alkoxysilanverbindung, eine Glycidoxypropylmethoyoxysilanverbindung, eine Neodymverbindung, eine Alkoxysilanverbindung und eine Kombination aus einer Aminverbindung und der Alkoxysilanverbindung gehören.The terminal-modified diene rubber may be a diene rubber whose polymer ends have been modified with a modifier by any method known in the art. In particular, the modifying agents may include a tin compound, an aminobenzophenone compound, an isocyanate compound, a diglycidylamine compound, a cyclic imine compound, a halogenated alkoxysilane compound, a glycidoxypropylmethoxy silane compound, a neodymium compound, an alkoxysilane compound and a combination of an amine compound and the alkoxysilane compound.
Das zum Verkneten verwendete Silankopplungsmittel ist nicht besonders begrenzt, sofern es in seinem Molekül Schwefel enthält, und es kann irgendein Silankopplungsmittel sein, das in der Gummizusammensetzung mit Silica vermischt wird.The silane coupling agent used for kneading is not particularly limited so far as it contains sulfur in its molecule, and it may be any silane coupling agent which is mixed in the rubber composition with silica.
Zu Beispielen davon gehören Sulfidsilane, wie Bis(3-triethoxysilylpropyl)tetrasulfid (z. B. ”Si 69” von Degussa AG), Bis(3-triethoxysilylpropyl)disulfid (z. B. ”Si 75” von Degussa AG), Bis(2-triethoxysilyethyl)tetrasulfid, Bis(4-triethoxysilylbutyl)disulfid, Bis(3-trimethoxysilylpropyl)tetrasulfid und Bis(2-trimethoxysilylethyl)disulfid; Mercaptosilane, wie γ-Mercaptopropyltrimethoxysilan, γ-Mercaptopropyltriethoxysilan, Mercaptopropylmethyldimethoxysilan, Mercaptopropyldimethylmethoxysilan und Mercaptoethyltriethoxysilan; und blockierte Mercaptosilane, wie 3-Octanoylthio-1-propyltriethoxysilan und 3-Propionylthiopropyltrimethoxysilan.Examples thereof include sulfide silanes such as bis (3-triethoxysilylpropyl) tetrasulfide (e.g., "Si 69" from Degussa AG), bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide (e.g., "Si 75" from Degussa AG), Bis (2-triethoxysilylethyl) tetrasulfide, bis (4-triethoxysilylbutyl) disulfide, bis (3-trimethoxysilylpropyl) tetrasulfide and bis (2-trimethoxysilylethyl) disulfide; Mercaptosilanes such as γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, γ-mercaptopropyltriethoxysilane, mercaptopropylmethyldimethoxysilane, mercaptopropyldimethylmethoxysilane and mercaptoethyltriethoxysilane; and blocked mercaptosilanes such as 3-octanoylthio-1-propyltriethoxysilane and 3-propionylthiopropyltrimethoxysilane.
Das Silankopplungsmittel kann vorzugsweise in einer Menge im Bereich von 2 bis 25 Gew.-Teilen und stärker bevorzugt von 5 bis 15 Gew.-Teilen zugesetzt werden, und zwar auf 100 Gew.-Teile Silica bezogen.The silane coupling agent may preferably be added in an amount ranging from 2 to 25 parts by weight, and more preferably from 5 to 15 parts by weight, based on 100 parts by weight of silica.
Wie vorstehend beschrieben, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung erfolgreich für den Schritt des A-Knetens verwendet werden, da die Temperatur im Inneren der Knetkammer für einen gegebenen Zeitraum aufrechterhalten wird, was das Verkneten für einen längeren Zeitraum innerhalb des Temperaturbereichs ermöglicht, der für die Kopplungsreaktion geeignet ist. Dies ermöglicht die Herstellung von Gummiprodukten mit hervorragenden Eigenschaften. Die folgenden Beispiele bieten ausführliche Erläuterungen von Besonderheiten dieser Effekte.As described above, the apparatus of the present invention can be successfully used for the step of A-kneading because the temperature inside the kneading chamber is maintained for a given period of time, allowing kneading for a longer period of time within the temperature range suitable for the coupling reaction is. This allows the production of rubber products with excellent properties. The following examples provide detailed explanations of specifics of these effects.
B-KnetenB-kneading
Es folgt eine Beschreibung des B-Knetens.
Mit anderen Worten, es bestimmt ein Steuersignal von der Steuereinheit
Es sollte erwähnt werden, dass die im Schritt S21 eingeführte Gummizusammensetzung ein dem A-Kneten unterzogener Gummi sein kann, der durch Kneten einer Gummikomponente mit einem Zusatz erhalten wurde, der keine Vulkanisationskomponenten, wie ein Vulkanisationsmittel und einen Vulkanisationsbeschleuniger, enthält.It should be noted that the rubber composition introduced in step S21 may be A-kneaded rubber obtained by kneading a rubber component with an additive containing no vulcanization components such as a vulcanizing agent and a vulcanization accelerator.
Während des Schrittes S21 können zudem die Gummizusammensetzung, das Vulkani-sationsmittel und der Vulkanisationsbeschleuniger jeweils getrennt in die Vorrichtung
Die Steuereinheit
Die im Schritt S22 eingestellte Zieltemperatur ”Ts” kann vorzugweise etwas niedriger als die Untergrenze der Temperatur sein, bei der die Gummikomponente beginnt zu vernetzen. Der Grund dafür liegt darin, dass selbst wenn die Steuereinheit
Wenn die Steuerzeit ”t” die Einstellzeit für die Steuerung ”tm” erreicht oder überschreitet (”Ja” im Schritt S24), beendet die Steuereinheit
Die Einstellzeit für die Steuerung ”tm”, die im Schritt S22 eingestellt wurde, sollte länger als die Zeit ”tc” sein, die für die ausreichende Verteilung des Vulkanisationsmittels in der Gummizusammensetzung erforderlich ist.The setting time for the control "tm" set in step S22 should be longer than the time "tc" required for the sufficient distribution of the vulcanizing agent in the rubber composition.
Wenn das B-Kneten gemäß dem in
In dem in
Im Schritt S21 kann eine Gummikomponente eingefüllt werden, die Materialien enthält, die denen ähnlich sind, die für den vorstehend genannten Schritt des A-Knetens verwendet wurden. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann ein dem A-Kneten unterzogener Gummi verwendet werden, wobei die Gummikomponente mit einem vorbestimmten Zusatz verknetet worden ist. Der vorbestimmte Zusatz wird je nach Bedarf zugegeben und kann Ruß, Silica, ein Silankopplungsmittel, Zinkoxid, Stearinsäure, ein Alterungsschutzmittel und einen Weichmacher, wie etwa Wachs und Öl, aufweisen.In step S21, a rubber component containing materials similar to those used for the above-mentioned A-kneading step may be filled. In another embodiment, an A-kneaded rubber may be used with the rubber component kneaded with a predetermined additive. The predetermined additive is added as needed, and may include carbon black, silica, a silane coupling agent, zinc oxide, stearic acid, an aging inhibitor, and a plasticizer such as wax and oil.
Das zuzusetzende Vulkanisationsmittel kann ein herkömmlich für Gummi verwendeter Schwefel sein, und dazu können pulverförmiger Schwefel, bereits gefällter Schwefel, unlöslicher Schwefel und sehr gut verteilbarer Schwefel gehören. Um dem vulkanisierten Gummi eine ausreichend hohe Festigkeit des Gummis zu verleihen und um die Wärmebeständigkeit und Haltbarkeit weiter zu verbessern, kann der Schwefelgehalt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 2,0 Gew.-Teilen und stärker bevorzugt von 0,1 bis 1,0 Gew.-Teil liegen, und zwar auf 100 Gew.-Teile der Gummikomponente bezogen.The vulcanizing agent to be added may be a sulfur conventionally used for rubber, and may include powdered sulfur, already precipitated sulfur, insoluble sulfur, and highly dispersible sulfur. In order to impart sufficiently high rubber strength to the vulcanized rubber and to further improve the heat resistance and durability, the sulfur content may preferably be in the range of 0.1 to 2.0 parts by weight, and more preferably 0.1 to 1, 0 part by weight, based on 100 parts by weight of the rubber component.
Der Vulkanisationsbeschleuniger kann von irgendeiner Art sein, die für das Vulkanisieren von Gummi verwendet wird, und dazu können Vulkanisationsbeschleuniger in Form von Sulfenamid, Thiuram. Thiazol, Thioharnstoff, Guanidin, Dithiocarbamat und Kombinationen davon gehören.The vulcanization accelerator may be of any type used for vulcanizing rubber, and vulcanization accelerators in the form of sulfenamide, thiuram. Thiazole, thiourea, guanidine, dithiocarbamate and combinations thereof.
Wie vorstehend beschrieben, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung erfolgreich für den Schritt des B-Knetens verwendet werden, da die Temperatur im Inneren der Knetkammer
BeispieleExamples
Beispiel 1example 1
Siehe Tabelle 1; Beispiel 1 zeigt das Ergebnis, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung
Materialienmaterials
-
• Naturgummi: RSS#3Natural rubber:
RSS # 3 - • Peptisator: ein Zinksalz von Fettsäure, das 5 bis 10 Gew.-% DBD (2,2'-Dibenzamidodiphenyldisulfid) enthält (wobei die einen Bestandteil darstellende Fettsäure hauptsächlich aus einer gesättigten Fettsäure mit 16 Kohlenstoffatomen besteht), ”Aktiplast MS”, von Rhein Chemie Rheinau GmbH hergestellt,Peptizer: a zinc salt of fatty acid containing from 5 to 10% by weight of DBD (2,2'-dibenzamido-diphenyldisulfide) (the constituent fatty acid consisting principally of a 16-carbon saturated fatty acid), "Aktiplast MS", of Rhein Chemie Rheinau GmbH,
Wenn die vorstehend angegebenen Materialien verwendet werden, beträgt die Untergrenze der Temperatur, bei der die Gummikomponenten anvulkanisieren, etwa 180°C, und durch das Rühren bei dieser Temperatur von etwa 180°C kann das mechanische Mastizieren weitergehen, ohne dass es zum Anvulkanisieren des Gummis kommt. Insbesondere kann der Temperaturbereich vorzugsweise bei weniger als 110°C und stärker bevorzugt bei weniger als 100°C aufrechterhalten werden.When the above-mentioned materials are used, the lower limit of the temperature at which the rubber components vulcanize is about 180 ° C, and by stirring at this temperature of about 180 ° C, the mechanical masticating can proceed without causing vulcanization of the rubber comes. In particular, the temperature range may preferably be maintained at less than 110 ° C, and more preferably at less than 100 ° C.
Im nachfolgenden Beispiel 1 wurde die erfindungsgemäße Vorrichtung
Die Vergleichsbeispiele 1 und 2 stellen die Fälle dar, bei denen das mechanische Mastizieren vor der Zugabe des Peptisators erfolgte, dem folgte wie bei einem herkömmlichen Verfahren das chemische Mastizieren. Im Vergleichsbeispiel 1 betrug die zugegebene Menge des Peptisators 0,15, auf 100 Teile Naturgummi bezogen, und im Vergleichsbeispiel 2 lag die zugesetzte Menge bei 0,2. Das Vergleichsbeispiel 2 enthält eine größere Menge des Peptisators.Comparative Examples 1 and 2 illustrate the cases where mechanical mastication occurred before the addition of the peptizer, followed by chemical mastication as in a conventional method. In Comparative Example 1, the added amount of the peptizer was 0.15, based on 100 parts of natural rubber, and in Comparative Example 2, the amount added was 0.2. Comparative Example 2 contains a larger amount of the peptizer.
Beispiel 1 stellt einen Fall dar, bei dem die PID-Regelung mit der Vorrichtung
Für die Messungen wurden folgende Verfahren angewendet, und jedes Ergebnis wurde in einen relativen Wert im Verhältnis zum Vergleichsbeispiel 1 umgerechnet.The following procedures were used for the measurements, and each result was converted into a relative value relative to Comparative Example 1.
Viskosität viscosity
Für den aus dem Mischer abgegebenen mastizierten Gummi wurde die Mooney-Viskosität (ML1+4) gemäß
Festigkeit des Gummis (TB)Strength of the rubber (TB)
Die Zugfestigkeit (TB(MPa)) wurde bei Dumbbell-Proben JIS Nr. 3 gemäß
Beim Vergleich von Beispiel 1 mit Vergleichsbeispiel 1 in Tabelle 1 zeigt Beispiel 1 eine geringere Viskosität, was auf die hervorragende Formbarkeit hinweist. Außerdem zeigt Beispiel 1 einen höheren TB-Wert, was auf eine höhere Festigkeit des Gummis hinweist.Comparing Example 1 with Comparative Example 1 in Table 1, Example 1 shows a lower viscosity, indicating excellent moldability. In addition, Example 1 shows a higher TB value, indicating a higher strength of the rubber.
Beim Vergleich von Vergleichsbeispiel 1 mit Vergleichsbeispiel 2 hat Vergleichsbeispiel 2 einen niedrigeren Wert der Viskosität, sodass deutlich wird, dass eine größere Menge des Peptisators eine erwartet bessere Formbarkeit zeigt. Vergleichsbeispiel 2 zeigt jedoch einen TB-Wert, der niedriger als der von Vergleichsbeispiel 1 ist, was auf die geringere Festig-keit des Gummis hinweist. Dies beinhaltet, dass eine größere Menge Peptisator im Ver-gleich mit Vergleichsbeispiel 1 die chemische Reaktion stärker fördert, was dazu führt, dass an vielen Stellen Moleküle erzeugt werden, die äußerst kurz sind.Comparing Comparative Example 1 with Comparative Example 2, Comparative Example 2 has a lower value of viscosity, so that it becomes clear that a larger amount of the peptizer shows an expected better moldability. Comparative Example 2, however, shows a TB value lower than that of Comparative Example 1, indicating the lower strength of the rubber. This implies that a larger amount of peptizer compared with Comparative Example 1 promotes the chemical reaction more, resulting in molecules that are extremely short in many places.
In Beispiel 1 erfolgte das Mastizieren allein als mechanisches Mastizieren ohne Peptisator, sodass das Vorhandensein von äußerst kurzen Molekülen im mastizierten Gummi gehemmt wird, sodass der nachteilige Einfluß des Peptisators, die Festigkeit zu verringern, vermieden wird. Außerdem erlaubt es die PID-Regelung der erfindungsgemäßen Vor-richtung
Beispiel 2Example 2
Siehe Tabelle 2; die Beispiele 2 bis 4 zeigen die Fälle, bei denen die erfindungsgemäße Vorrichtung
Materialienmaterials
- • Modifizierter Styrol-Butadien-Gummi (modifizierter SBR): HPR340 (modifizierter S-SBR; Menge an gebundenem Styrol 10 Gew.-%; mit Amin und Alkoxysilan modifiziert), von JSR Corporation hergestelltModified styrene-butadiene rubber (modified SBR): HPR340 (modified S-SBR, 10 wt% bound amount of styrene modified with amine and alkoxysilane) manufactured by JSR Corporation
- • unbehandeltes Silica: ”NIPSIL AQ”, von Tosoh Silica Corporation erhältlichUntreated silica: "NIPSIL AQ", available from Tosoh Silica Corporation
- • Silankopplungsmittel: Bis(3-triethoxysilylpropyl)disulfid, ”Si-75”, von Degussa AG hergestelltSilane coupling agent: bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide, "Si-75", manufactured by Degussa AG
- • blockiertes Mercaptosilan: ein Kopplungsmittel der Formel (CnH2n+1O)3Si-CmH2m-S-CO-CkH2k+1 (n = 2, m = 3, k = 7), ”NXT”, von MOMENTIVE PERFORMANCE MATERIALS INC. hergestellt• Blocked mercaptosilane: a coupling agent of the formula (C n H 2n + 1 O) 3 Si-C m H 2m -S-CO-C k H 2k + 1 (n = 2, m = 3, k = 7), NXT ", from MOMENTIVE PERFORMANCE MATERIALS INC. produced
- • Öl: ”Process X-140”, von Japan Energy Corporation erhältlich• Oil: "Process X-140", available from Japan Energy Corporation
Bei den vorstehend aufgeführten Materialien beträgt die Untergrenze der Temperatur, bei der und oberhalb der die Gummikomponente geliert, etwa 170°C, und die Untergrenze der Temperatur, bei der und oberhalb der das Silica und das Silankopplungsmittel eine Kopp-lungsreaktion eingehen, liegt bei etwa 130°C. Mit anderen Worten, es ermöglicht das Halten innerhalb eines Temperaturbereichs, der höher als etwa 130°C und niedriger als etwa 170°C ist, während des Rührens, dass die Gummikomponenten eine ausreichende Kopplungsreaktion eingehen, während die Gelbildung verhindert wird.In the materials listed above, the lower limit of the temperature at and above which the rubber component gels is about 170 ° C, and the lower limit of the temperature at and above which the silica and silane coupling agent undergo coupling reaction is about 130 ° C. In other words, holding within a temperature range higher than about 130 ° C and lower than about 170 ° C while stirring enables the rubber components to undergo a sufficient coupling reaction while preventing gelation.
Der Temperaturbereich kann vorzugsweise bei mehr als 140°C und weniger als 165°C und stärker bevorzugt bei mehr als 145°C und weniger als 160°C gehalten werden. In den folgenden Beispielen 2 bis 4 erfolgte das Rühren in der Knetkammer
Für die Messungen wurden folgende Verfahren angewendet, und jedes Ergebnis wurde in einen relativen Wert im Verhältnis zum Vergleichsbeispiel 3 umgerechnet.The following procedures were used for the measurements, and each result was converted into a relative value relative to Comparative Example 3.
Viskositätviscosity
Für die aus dem Mischer abgegebene gemischte Gummizusammensetzung wurde die die Mooney-Viskosität (ML1+4) gemäß
Payne-EffektPayne effect
Ein Teil jeder gemischten Gummizusammensetzung, die aus dem Mischer abgegeben worden war, wurde für die Herstellung eines Teststücks verwendet, und es wurde ein Prozeßanalysegerät für Gummi verwendet, um den Wert für den Payne-Effekt zu erhalten, der bestimmt wurde, indem der Mindestwert der Scherkraft vom Höchstwert der Scherkraft abgezogen wurde, wobei die Scherkräfte bei einer Änderung der Dehnung von 0,5% auf 45% gemessen wurden.A part of each mixed rubber composition discharged from the mixer was used for the production of a test piece, and a rubber process analyzer was used to obtain the value for the Payne effect determined by the minimum value of the Shearing force was subtracted from the maximum value of the shear force, the shear forces being measured with a change in elongation from 0.5% to 45%.
Wie vorstehend beschrieben, ist jeder Wert als relativer Wert im Verhältnis zum Bezugswert von Vergleichsbeispiel 3 angegeben. Wenn der Payne-Effekt geringer ist, bedeutet dies, dass das Dispersionsvermögen von Silica noch hervorragender wird.As described above, each value is given as a relative value relative to the reference value of Comparative Example 3. If the Payne effect is lower, it means that the dispersibility of silica becomes even more excellent.
Rollwiderstandrolling resistance
Die gemischte Gummizusammensetzung wurde aus dem Mischer abgegeben und für 30 Minuten bei 150°C vulkanisiert, um einen Gummi für eine Lauffläche herzustellen, der für die Herstellung eines Testreifens zur Auswertung des Rollwiderstandes verwendet wurde. Der Rollwiderstandstest erfolgte gemäß
tan δtan δ
Die aus dem Mischer abgegebene gemischte Gummizusammensetzung wurde für 30 Minuten bei 150°C vulkanisiert, um ein Teststück mit einer vorbestimmten Form herzustellen, und es wurde ein von UBM Ltd. hergestelltes Viskoelastizitätsspektrometer verwendet, um tan δ gemäß
Tabelle 2 zeigt, dass die Beispiele 2 bis 4 im Vergleich mit dem Vergleichsbeispielen 3 bis 5 eine niedrige Viskosität und niedrige Werte für den Payne-Effekt aufweisen, was auf deren hervorragende Formbarkeit und deren hervorragendes Dispersionsvermögen von Silica hinweist. Eine längere Haltezeit vermindert den Rollwiderstand und den Wert für tan δ, was auf den geringen Kraftstoffverbrauch und eine geringe Wärmeerzeugung hinweist. Table 2 shows that Examples 2 to 4 are low in viscosity and low in Payne effect in comparison with Comparative Examples 3 to 5, indicating their excellent moldability and excellent dispersibility of silica. A longer hold time reduces the rolling resistance and tan δ value, indicating low fuel consumption and low heat generation.
Die Vergleichsbeispiele 3 bis 5 zeigen, dass mit zunehmender Temperatur im Inneren der Knetkammer der Wert für den Payne-Effekt niedriger und das Dispersionsvermögen von Silica besser werden. Der Rollwiderstand und tan δ werden jedoch durch den Temperaturanstieg nicht signifikant beeinflußt. Die höhere Viskosität bringt es zudem mit sich, dass das Silica wieder aggregiert. Im Gegensatz dazu zeigen die Beispiele 2 bis 4, dass eine längere Haltezeit jeweils die Werte für Viskosität, Rollwiderstand und tan δ verringert.Comparative Examples 3 to 5 show that as the temperature inside the kneading chamber increases, the value for the Payne effect becomes lower and the dispersibility of silica becomes better. However, the rolling resistance and tan δ are not significantly affected by the temperature rise. The higher viscosity also means that the silica aggregates again. In contrast, Examples 2 to 4 show that a longer hold time decreases the values for viscosity, rolling resistance and tan δ, respectively.
Beispiel 3Example 3
Siehe Tabelle 3; Beispiel 5 zeigt den Fall, bei dem die erfindungsgemäße Vorrichtung
Beim Vergleichsbeispiel 6 erfolgte das Kneten mit abgeschalteter PID-Regelung und wurde beendet, sobald die Temperatur im Inneren der Knetkammer
Beim Vergleichsbeispiel 7 erfolgte das Kneten mit abgeschalteter PID-Regelung und wurde beendet, sobald die Temperatur im Inneren der Knetkammer
Im Falle von Beispiel 5 erfolgte das Kneten in der erfindungsgemäßen Vorrichtung
In Tabelle 3 sind die Werte für die Vulkanisationsgeschwindigkeit und den Zeitpunkt des Anvulkanisierens als relative Werte im Verhältnis zum Bezugswert (
Dem A-Kneten unterzogenes GummimaterialA-kneaded rubber material
- • Modifizierter Styrol-Butadien-Gummi (modifizierter SBR): HPR340 (modifizierter S-SBR; Menge an gebundenem Styrol 10 Gew.-%; mit Amin und Alkoxysilan modifiziert), von JSR Corporation hergestelltModified styrene-butadiene rubber (modified SBR): HPR340 (modified S-SBR, 10 wt% bound amount of styrene modified with amine and alkoxysilane) manufactured by JSR Corporation
- • unbehandeltes Silica: ”NIPSIL AQ”, von Tosoh Silica Corporation erhältlichUntreated silica: "NIPSIL AQ", available from Tosoh Silica Corporation
- • Silankopplungsmittel: Bis(3-triethoxysilylpropyl)disulfid, ”Si-75”, von Degussa AG hergestelltSilane coupling agent: bis (3-triethoxysilylpropyl) disulfide, "Si-75", manufactured by Degussa AG
- • blockiertes Mercaptosilan: Kopplungsmittel der Formel (CnH2n+1O)3Si-CmH2m-S-CO-CkH2k+1 (n = 2, m = 3, k = 7), ”NXT”, von MOMENTIVE PERFORMANCE MATERIALS INC. hergestellt• Blocked mercaptosilane: coupling agent of the formula (C n H 2n + 1 O) 3 Si-C m H 2m -S-CO-C k H 2k + 1 (n = 2, m = 3, k = 7), "NXT , By MOMENTIVE PERFORMANCE MATERIALS INC. produced
- • Öl: ”Process X-140”, von Japan Energy Corporation erhältlich• Oil: "Process X-140", available from Japan Energy Corporation
Vulkanisationsmittelvulcanizing
- • ”5% Oil Treated Sulfur”, von Hosoi Chemical Industry Co., Ltd. hergestellt• "5% Oil Treated Sulfur", from Hosoi Chemical Industry Co., Ltd. produced
Vulkanisationsbeschleunigervulcanization accelerators
- • N-Cyclohexyl-2-benzothiazolylsulfenamid, ”NOCCELER CZ-G (CZ)”, von Ouchi Shinko Chemical Industy Co., Ltd. hergestelltN-cyclohexyl-2-benzothiazolyl sulfenamide, "NOCCELER CZ-G (CZ)", by Ouchi Shinko Chemical Industy Co., Ltd. produced
Bei Verwendung der vorstehend genannten Materialien liegt die Untergrenze der Tempera-tur, bei der die Gummikomponente beginnt zu vernetzen, bei etwa 120°C. Vorzugsweise wird beim Rühren ein Temperaturbereich von weniger als etwa 120°C und stärker bevor-zugt 110°C oder darunter aufrechterhalten, um das Vernetzen der Gummikomponenten zu verhindern und das Vulkanisationsmittel und den Vulkanisationsbeschleuniger ausreichend zu verteilen.When using the above-mentioned materials, the lower limit of the temperature at which the rubber component starts to crosslink is about 120 ° C. Preferably, a temperature range of less than about 120 ° C, and more preferably 110 ° C or less, is maintained with stirring to prevent the crosslinking of the rubber components and to sufficiently distribute the vulcanizing agent and the vulcanization accelerator.
Wie bereits beschrieben, erfolgte das Rühren bei Beispiel 2 in der erfindungsgemäßen Vorrichtung
Für die Messungen wurden folgende Verfahren angewendet, und jedes Ergebnis wurde in einen relativen Wert in bezug auf Vergleichsbeispiel 6 umgerechnet.For the measurements, the following procedures were used, and each result was converted into a relative value with respect to Comparative Example 6.
Vulkanisationsgeschwindigkeitvulcanization
Die aus dem Mischer abgegebene gemischte Gummizusammensetzung wurde unter Ver-wendung eines Rheometers für 60 Minuten einem Vulkanisationstest bei 160°C unterzogen, wobei die Steuerzeit ab Beginn der Messung bis zu dem Zeitpunkt gemessen wurde, bei dem die Differenz zwischen dem Höchstwert MH und dem Mindestwert ML des Dreh-moments (d. h. MH – ML) 50% betrug. Wenn der Wert geringer ist, weist dies darauf hin, dass die zum Vulkanisieren erforderliche Zeit kürzer wird und das Verteilen der Vulkani-sationsmittel vorteilhaft ist.The mixed rubber composition discharged from the mixer was subjected to a vulcanization test at 160 ° C using a rheometer for 60 minutes, the control time being measured from the beginning of the measurement to the time point at which the difference between the maximum value M H and the Minimum value M L of the torque (ie M H - M L ) was 50%. If the value is smaller, it indicates that the time required for vulcanization becomes shorter and distributing the vulcanizing agent is advantageous.
Anvulkanisationszeitscorch
Für die aus dem Mischer abgegebene gemischte Gummizusammensetzung wurde die Anvulkanisationszeit (Sco(t5)) gemäß
Das Vergleichsbeispiel 7 zeigt einen Wert für die Anvulkanisationszeit, der deutlich geringer als der von Vergleichsbeispiel 6 ist. Dies weist darauf hin, dass im Falle von Vergleichsbeispiel 7 die Temperatur innerhalb der Knetkammer
Bezüglich der Vulkanisationsgeschwindigkeit zeigt Vergleichsbeispiel 7 im Vergleich mit Vergleichsbeispiel 6 einen höheren Wert, was darauf hinweist, dass die höhere Temperatur das Dispersionsvermögen der Vulkanisationsmittel vermindert hat.As for the vulcanization rate, Comparative Example 7 shows a higher value as compared with Comparative Example 6, indicating that the higher temperature reduced the dispersibility of the vulcanizing agents.
Beim Vergleich von Beispiel 5 mit Vergleichsbeispiel 6 zeigt Beispiel 5 einen niedrigeren Wert der Vulkanisationsgeschwindigkeit. Im Gegensatz zu Vergleichsbeispiel 6, bei dem das Rühren beendet wurde, sobald die Temperatur 110°C erreicht hatte, ermöglichte Beispiel 5, bei dem die PID-Regelung die Temperatur beim Rühren für einen vorbestimmten Zeitraum bei etwa 110°C gehalten hatte, im Vergleich mit Vergleichsbeispiel 6 ein längeres Rühren, sodass das Vulkanisationsmittel besser verteilt werden konnte.Comparing Example 5 with Comparative Example 6, Example 5 shows a lower cure rate value. In contrast to Comparative Example 6, in which stirring was stopped when the temperature reached 110 ° C, Example 5, in which the PID control kept the stirring temperature at about 110 ° C for a predetermined period of time, made possible in comparison with Comparative Example 6 a longer stirring, so that the vulcanizing agent could be better distributed.
Beim Vergleich von Beispiel 5 mit Vergleichsbeispiel 7 zeigt Vergleichsbeispiel 7 einen deutlich niedrigeren Wert für die Anvulkanisationszeit. Beim Vergleich von Beispiel 5 mit Vergleichsbeispiel 6 ist die Differenz bei der Anvulkanisationszeit fast unverändert. Dies zeigt, dass das Verfahren gemäß Beispiel 5 das Verkneten für einen längeren Zeitraum er-möglicht, ohne dass das Vulkanisieren gefördert wird.Comparing Example 5 with Comparative Example 7, Comparative Example 7 shows a significantly lower scorch time. Comparing Example 5 with Comparative Example 6, the difference in the scorch time is almost unchanged. This shows that the method according to Example 5 allows the kneading for a longer period without the vulcanization is promoted.
Wie vorstehend beschrieben, ermöglicht es Beispiel 5 gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren, die Knettemperatur für einen vorbestimmten Zeitraum bei einer Temperatur zu halten, die niedriger als die Untergrenze der Temperatur ist, bei der es zur Vernetzung kommt, sodass das Verteilen des Vulkanisationsmittels verbessert wird, während eine Vernetzung verhindert wird.As described above, according to the method of the present invention, Example 5 makes it possible to maintain the kneading temperature at a temperature lower than that for a predetermined period of time Lower limit of the temperature at which crosslinking occurs so that spreading of the vulcanizing agent is improved while preventing crosslinking.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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